淺析運動自行車制造歷史衍變

任瑞星 李淵

（中國消防救援學院 北京 102202）

自行車起源于西方，至今已有200 余年歷史，而運動自行車有別于代步用的普通自行車，約有百余年的歷史，主要包括公路自行車、山地自行車和休閑自行車。在英、美、德、日等國家的引領下，從選材與制造加工、運動自行車工業設計、人體適應性的優化到企業、國家文化的滲透，運動自行車自一開始單一的技術發展到現在的與多方面融合發展。通過經濟全球化的驅動,運動自行車的設計、生產加工、營銷也得到了全球化分工，逐步改變了由過去少數國家壟斷的局面,運動自行車的發展開始朝多樣化衍變，在新時代背景下更好的服務于大眾。

1、運動自行車出現的文化價值

運動自行車的出現標志著自行車這一工具正式轉化為體育器材，并為自行車運動提供了發展的起點；其既是一種體現體育文化的方式，也是自行車運動文化的物質載體。運動自行車的誕生衍生出了安全、力學、美學等文化價值。

1.1、安全價值

運動自行車相較于其他類型的自行車，首先提高了其安全性能，安全價值是其核心內容之一。從19 世紀70 年代英、法兩國舉行從巴黎到里昂的自行車賽時所用的最早的公路自行車到現代競技體育的專業運動自行車,安全價值主要體現在運動自行車所使用的材料科學與制作技術科學的有機統一。車身材料在大幅減輕重量的同時保證了其結構的穩定性，與人體接觸的車座、車把也采用舒適的材料。輪胎的耐磨性也大幅提升，即使是在相對惡劣的環境中也能防止因爆胎而導致的危險事故。這是確保運動者自身安全、順利開展運動的根本性安全價值之一。

1.2、力學價值

自行車運動，其技術技能、運動過程與運動結果，都是力學過程與力學變化結果的統一，也是運動自行車的結構力學、摩擦力學與反作用力學的文化統一。運動自行車隨著這項運動的發展，不斷被改進創新。如輕量化運動自行車可以有效地減輕車身重量，從而減少運動者的負荷。在減輕車身重量的同時，運動自行車的主體結構設計也更加合理，即使出現較大顛簸，車身整體也會較為穩定。運動者在騎行時的姿勢也由過去重心偏后逐步隨著運動自行車結構的變化向前偏移，更有利于減小風阻與高速前進。運動自行車輪胎按照力學原理去設計紋路，有效增加了與地面的摩擦力。

1.3、美學價值

運動自行車作為服務于人類自行車運動必須的物質條件，不論是自行車本身，還是和運動者融為一體都具有特定美學意義。首先是運動自行車本身的美學價值，包括運動自行車的造型美、花色美、結構美等，這些美能有效地激發運動者參與的熱情，給予積極的心理暗示，從而推動運動者盡可能地正常發揮甚至超常發揮；其次是運動自行車和運動環境統一的美學價值，包括和運動場地、運動項目的統一美，不同的自行車運動項目需要不同的場地，同樣也需要不同性能的運動自行車來支持運動的科學開展，以此來營造積極的運動氛圍,尤其是具有不同造型和花色的運動自行車，會與場地形成相得益彰的動態美；最后是運動自行車與運動者統一的美學價值，包括和運動員的身材比例統一，運動者的服裝統一等，在統一性與協調性中達成某種整體效果的美，例如運動自行車與運動服顏色搭配的美等。

2、運動自行車不斷創新的制造技術衍變

從運動自行車的發展歷程來看，推動運動自行車持續的發展與材料學進步和社會制作工藝的發展有直接的關聯。可以說運動自行車制造技術的不斷衍變是運動自行車行業的內在規律，也是相關的配套學科與工業發展的客觀帶動。

2.1、材料的衍變

首先是材料在不斷探索中的變遷。從200 多年前希布拉克用木材發明的運動自行車伊始，運動自行車制造的主要材料經歷了由木制材料到鋼鐵材料再到后來的鈦合金、鋁合金、鎂合金、鈧合金以及碳纖維等材料的衍變，每一次的變化都是在不同社會發展之下的歷史規律結果。通過對運動自行車制造歷史衍變的總結分析，得出推動的兩種動因：一個動因是社會科技的發展，在材料學、力學、工程學等學科發現和創造了諸多新材料的推動下，通過對過去制造運動自行車的經驗進行總結，結合科學化、時尚化、人性化和舒適性、環保性、時代性，從而不斷選擇出最適合的材料。例如，在20 世紀80 年代法國的Look 公司所推出的KG-196 車架率先使用了碳纖維，還有1988 年捷安特公司推出的碳纖維運動自行車，一上市就馬上改變了全球的運動自行車市場；另一個動因是消費者的反饋，消費者將對不同材料、不同設計樣式的運動自行車的使用感受以及在一段時間后運動自行車清洗和老化等情況向運動自行車制造商的反饋，促使制造商去選擇更優的材料。例如鎂合金在兼顧高強度與低密度的同時還具備良好的變形能力，因此，在運動自行車與人體接觸的部分選擇鎂合金可以有效地提高舒適程度；

然后是選材的多樣化。在氣候不同、地質條件不同、文化背景不同以及性別年齡不同等多種原因下，運動自行車制作的選材也有著各自的不同，也因此導致了選材的多樣化。依據當前運動自行車車架其中幾類材料來看：（1）通過改變鋼的成分以及深入加工來增加強度和減少重量，鋼材料因其工藝完善、焊接性好和價格較低成為在路況好、性價比高的通勤類運動自行車的大多選擇；（2）以鋁為主要原料通過與其他金屬合金化之后制作的鋁合金運動自行車具有密度小、耐腐蝕等特點，這類運動自行車適合那些架構大、日常復雜的環境，目前市面上大多山地運動自行車車架都是鋁合金制成；（3）鈦合金及碳纖維復合材料具有輕質、高強度等優異特性，常用在航空航天等領域，以此制作的運動自行車可以大幅減少運動自行車重量，增加運動自行車的剛度，故而對速度要求較高，尤其是競技運動自行車皆采用此類材料。

就目前來看，由于各類材料各有所長，各零件的要求也有所不同，因此很多運動自行車都是由多種材料組合而成，運動自行車的選材也由單一材料向多種材料組合衍變。

2.2、制作工藝衍變

運動自行車制造的材料實際上生產商都具備，關鍵是運動自行車的制作工藝能否把各種材料轉化為運動自行車所需要的物件。運動自行車制作工藝的衍變可分兩個階段：工業革命前的手工衍變與之后工業化衍變。

（1）手工衍變：運動自行車在工業革命以前和普通的手工業一樣都是通過手工技藝來完成制作。手工衍變主要包括三個方面：①運動自行車結構的手工制作衍變，包括運動自行車車架的結構與制作、運動自行車車座樣式與位置設計、運動自行車材料的選擇等，這些都是通過具有創新力的人逐漸摸索設計，推動運動自行車工藝的發展進步；②輪胎制作技術衍變是運動自行車速度、穩定性、舒適性的重要影響因素之一，輪胎數量的多少、輪胎大小的尺寸、輪胎材質的選擇和充氣輪胎的使用等都影響了運動自行車的發展歷程；③腳蹬制作的衍變。從希布拉克初始腳在地面走動，到米喬克斯在前輪加上腳蹬，最后通過鏈條將腳蹬和軸承連接。隨著腳蹬制作工藝的衍變，運動自行車在速度與省力方面得到了逐步的提升。隨著對運動自行車材料選擇、結構設計、制造工藝的的手工技藝衍變，現代運動自行車已基本成型，為工業革命后運動自行車的工業化做好了前期的積累和準備；

（2）工業化衍變：運動自行車制造的工業化衍變離不開工業革命的推動，尤其是第二次工業革命所帶來的科學技術的進步，為運動自行車的大批量、產業化生產提供了支持。運動自行車產業化的衍變可分以下四個階段：①起步萌生階段，從1886 年英國的斯塔利改制運動自行車部件所使用的機床開始，運動自行車在工業革命的推動下開始了大量生產和推廣；②品牌化階段，在進入20 世紀之后，萌發了一些運動自行車廠商向品牌化衍變，例如1899 年日本的FUJIBIKE 等品牌的運動自行車廠商開始創立并逐步地壯大；③工業化階段，二戰結束后到21 世紀以前是運動自行車創新和生產的快速發展階段，在西方發達國家的引領推動下，運動自行車工業化走向成熟，研發和制造一體化發展，運動自行車在全球范圍內得到了大范圍、全方位的普及；④產業化階段，進入21 世紀至今，在制造運動自行車的同時，實現了運動自行車向舒適性、環保性、智能性和美觀性等特征的轉化，根據運動自行車用處的不同向運動競賽、大眾休閑、健身娛樂的分類，促使著產業化的衍變。

2.3、文化元素融入技術的衍變

運動自行車自發明之日起就是各類因素有機統一的結合物，其中一個因素便是文化元素的融入，可分為企業文化的融入和國家文化的融入。企業作為運動自行車研發、生產、銷售的第一者，企業將其文化不可避免地、主動地融入自己所生產的運動自行車當中。企業的文化引領著企業的發展，同時也引領著技術的升級。例如，捷安特（中國）公司“求新、求異、求變、不斷改善、變革創新”的發展理念。以科技、時尚、人性為主題設計的運動自行車，將企業文化融入到了所生產的商品之中，融入到了運動自行車技術的創新之中，促進了運動自行車產業的發展。企業品牌對消費者的行為會產生關鍵的影響。優秀的文化元素的融入可以使得消費者產生對品牌的依賴，增加消費者的忠誠度，文化的融入對運動自行車的進步有積極的影響。

在運動自行車文化融入的過程中，生產廠商所在的國家對應的文化是其融入最基本的導向。企業根據自己發展的需要同國家文化有機結合，改造運動自行車的性能、外觀等，研發出具有民族特點的運動自行車，滿足國家文化的需求。例如，在日本由于人口密度大、生活節奏快、效率要求高等特點，衍變出日本的運動自行車不同于歐美山地車一類而是多為車前有車筐、車后有后貨架的“女士運動自行車”，這類運動自行車不僅可以滿足日本民眾日常的使用，還體現了其“謙遜、忍耐”的民族文化。

3、推動運動自行車技術衍變的因素分析

推動運動自行車技術衍變的因素包括運動自行車是人們出行時便捷的工具，還有體育的發展、大眾休閑運動的需要等。在不同的國家、不同的地域的環境下催生出了不同的運動自行車企業，運動自行車技術的衍變也因此變得多樣。

3.1、文化因素——國家文化價值的體現

運動自行車技術的衍變的文化影響因素有許多，在這里分為三種：（1）外觀文化影響，運動自行車的結構、顏色、圖案等外觀都會受到國家民族文化的影響。全球各地風格各異、色彩造型獨特的運動自行車外觀就是對美感的不同認知；（2）功能文化導向，力學、工程學、材料學等學科應用于運動自行車技術中，能讓使用者在完成騎行的過程中感受到文化的引導，如山地運動自行車興起于美國，至今已經是世界運動自行車的主流，正是美國人民喜愛粗獷的這種文化造就了這一衍變；（3）企業營銷文化，市場與消費者的需求都對運動自行車生產企業產生了影響。在市場全球化背景下，跨國生產企業為了更好地營銷，會對購買人群的民族文化進行適應，這也是運動自行車文化價值的底蘊。

3.2、體育因素——體育和健康意識的驅動

體育也是推動運動自行車技術衍變的主要因素之一。首先是運動自行車體育項目的發展，包括奧運會運動自行車比賽以及各國各地區環國、環島、環湖比賽的推動，不同的運動自行車項目催生出了不同運動自行車的研發與應用，很多材料和結構的衍變正是在比賽中首次出現的，像碳纖維的車架的設計開始是服務于競技比賽的；其次還有體育觀念的的推動，在經濟日益發展，生活保障不斷提升以及大眾體育發展和終身體育意識普及之下，全世界各地的體育健康運動也迅速發展，具有各種功能的運動自行車也應運而生，包括健身功率運動自行車、城市休閑運動自行車、攀爬車等，正是體育的發展帶動了運動自行車技術的創新。

3.3、科技因素——國家綜合實力的反映

運動自行車技術的衍變實際上是融合在科學技術衍變之中的，科技的進步對運動自行車的發展產生了極其深遠的影響。首先是對運動自行車的材料制造的影響，不同材料與運動自行車零件的創新性改進。包括材料質量的減輕、強度的增加、外形結構的力學設計以及環保的提高。如Shimano 公司在20 世紀70 年代所開發的機械碟剎，大大提升了運動自行車剎車的速度。當今碟剎系統已經采用液壓傳導，并開發出了適合運動自行車整車制動系統，每輛生產時間僅需40s；其次是運動自行車制造和設計創新的影響。運動自行車車架的焊接技術、車座的制造技術、變速器制作的技術、避震器制作技術等等都在快速發展的科技推動下實現了一次次質變；再次，隨著信息技術的發展，計算機設計軟件廣泛地進入各行業，包括運動自行車行業的專業化應用，這些都為運動自行車的高速發展營造了良好的環境。如李浩在《運動自行車后三角車架智能焊接生產線設計與仿真》一文中采用Process Simulate 軟件對運動自行車的生產線進行了優化，讓整個生產更加的流暢，同時可以降低成本、提高生產效率以及改善焊接的質量。

4、因素作用分析

文化因素是運動自行車技術衍變的價值引領，隨著經濟社會的不斷發展，包括環境保護、體育健康、審美造型等文化元素被人們在消費時所關注起來，不同的消費群體產生不同層次的運動自行車文化消費理念，促使運動自行車的創新、制造、產業等發展朝著更加多元、智能與環保的方向發展，加之企業文化、民族文化、國家文化、體育文化與運動自行車文化的融合，共同推動著運動自行車及其運動項目的發展。

體育因素是運動自行車技術衍變的重要動力。有著各式各樣體育需求的人們會依據自己的需要對不同的體育項目，不同的環境，不同的形式提出不同的要求，因此對運動自行車及其類別的要求也會多元，根據這些不同的要求生產廠商會生產出相應的運動自行車來滿足市場，進而推動運動自行車向著多元化、個性化的方向不斷發展。

科技因素是運動自行車技術衍變的根本動因，科學技術所造就的材料基礎、技術和技能基礎為運動自行車的材料、設計、制造的創新提供了最基本的環境。不同企業、不同國家研發為全球運動自行車市場注入了多元化、民族化因素，生產設備的創新、專利研發的推動以及信息化的應用為運動自行車大規模同質批量現代化生產提供了條件，使之成為了現實。

5、結語

技術衍變是運動自行車歷史的變遷，在文化因素、體育因素以及科技因素等的綜合影響之下，各個因素共同推動著運動自行車向著省力、低碳環保、舒適與時尚的方向不斷發展。不僅滿足了人們日常通勤的需要，還滿足了競技體育、休閑健身的需要，為大眾健身、終身體育提供了平臺。在未來，相信運動自行車會繼續跟隨著社會的發展，更好地服務大眾。